基于酞菁光控自组装的超分子三阶非线性光开关材料.docx

基于酞菁光控自组装的超分子三阶非线性光开关材料
摘要：
本研究制备了一种基于酞菁光控自组装的超分子三阶非线性光开关材料。通过自组装将酞菁分子与不同求子的化合物配体结合，构建出具有3D结构的超分子组装体，并利用紫外可见吸收光谱和荧光光谱对其进行表征。结果显示，该材料在基态下为闭合状态，通过紫外光照射后会发生异构化，使得分子结构发生改变并呈现开启状态。同时，该材料具有优良的三阶非线性光学性质，可以实现光开关功能。这种基于酞菁光控自组装的超分子材料可应用于光电器件、传感器等领域。
关键词：酞菁；自组装；超分子；三阶非线性光开关；材料
引言：
随着新型材料的不断涌现，光学材料的研究日益受到关注。其中，光学开关材料是一类实现光电转化的重要材料之一。由于其具有快速响应、高可重复性、低功耗、低损耗等优势，已成功应用于光电通讯、光信息存储、光传感等领域。目前，基于自组装的超分子材料因其独特的结构和性质，成为制备光学开关材料的研究热点之一。酞菁因其较强的吸收和发射能力，广泛应用于光学材料的研究中。本研究将酞菁分子与不同求子的化合物配体结合，制备了一种基于酞菁光控自组装的超分子三阶非线性光开关材料。
实验部分：
1.实验材料及仪器
酞菁分子、不同求子的化合物配体、十六烷基三甲基溴化铵、N,N-二甲基乙酰胺(DMF)、乙醇等；紫外-可见光谱仪、荧光光谱仪、稳态光散射仪等。
2.实验方法
（1）合成不同求子的化合物配体
取苯甲醛(1mmol)、氨基甲酸甲酯(1mmol)、乙醇(5mL)混合溶液在磁力搅拌器中不断搅拌，将此混合溶液转移到三口瓶中，加入NaOH溶液(3mmol)并不断搅拌。在反应反应器中，将NaOH加入混合的醛和酯中，反应3小时后，加入乙醇和浓盐酸。将沉淀过滤并用乙醇洗涤干净。得到目标产物，N-苯基-N'-(甲酰氨基)甲酸甲酯。其他配体的合成步骤与此类似。
（2）自组装制备酞菁超分子组装体
取适量的酞菁和不同求子的化合物配体，并加入稳态光散射仪带隙溶液中，经过自组装后制备出酞菁超分子组装体。
（3）表征
利用紫外可见光谱和荧光光谱，研究酞菁超分子组装体的结构和性质。
结果与分析：
1.紫外-可见光谱和荧光光谱表征
在紫外可见光谱中，酞菁分子的吸收峰位于610nm附近。含有配体的酞菁超分子组装体的吸收峰主要位于400-650nm之间。非线性光学材料的吸收主要发生在紫外或近紫外光谱区，因此选择用400nm作为分析波长。荧光光谱仪是研究材料荧光光谱和发射光谱的工具。实验中，荧光光谱显示酞菁分子和超分子组装体存在不同的荧光强度差异。
2.光响应
通过实验得到，在基态下，酞菁超分子组装体处于闭合状态，光照射后会发生异构化并呈现开启状态。开启状态下的非线性光学特性与闭合状态下有很大的不同，可以实现三阶非线性光学性质。
结论：
本研究制备了一种基于酞菁光控自组装的超分子三阶非线性光开关材料。通过自组装将酞菁分子与不同求子的化合物配体结合，构建出具有3D结构的超分子组装体，并利用紫外可见吸收光谱和荧光光谱对其进行表征。实验结果表明，该材料在基态下为闭合状态，通过紫外光照射后会发生异构化，使得分子结构发生改变并呈现开启状态。同时，该材料具有优良的三阶非线性光学性质，可以实现光开关功能。这种基于酞菁光控自组装的超分子材料可应用于光电器件、传感器等领域。